Подшипники скольжения

[birg77out]

Из книги автора С. И. Венецкий "Рассказы о металлах" за 1985 год.
Свойством самоупрочняться обладает и марганцовистый чугун. Так, экскаваторы, на которых были установлены подшипники из этого чугуна, находились в эксплуатации без ремонта вдвое дольше, чем такие же машины с бронзовыми подшипниками.

Также смотрите соседнюю тему про дисульфид молибдена http://vedomo.ru/index.php/topic,709.0.html

[birg77out]

Эффект безызносности

Доктора технических наук, профессора Д. Н. Гаркунов и И. В. Крагельский (Институт машиноведения) открыли ранее неизвестное явление избирательного переноса при трении - эффект безызносности. Сущность его состоит в следующем: в паре трения сталь - медь, сталь - бронза или сталь - латунь из твердого раствора благодаря разрушению межатомных связей выделяется медь. Выделившаяся чистая медь переносится на поверхность стали в виде слоя толщиной около тысячной доли миллиметра.

Образовавшийся тончайший слой не уносится из зоны контакта, а переходит с одной поверхности трения на другую, что придает узлам трения высокую износостойкость. Известно, что при определенных условиях в узлах трения происходит отрыв мелких частиц с одной поверхности и перенос их на другую. Если каждая оторвавшаяся от поверхности частица не будет уноситься из зоны трения, а будет удерживаться противоположной поверхностью, покрывая ее тончайшим слоем и сообщая ей высокую гладкость, то, когда противоположные поверхности окажутся покрытыми тонким слоем меди, износ прекратится.

Открытие эффекта безызносности знаменует собой исполнение вековечной мечты инженеров: трение есть, а износа нет. При всей технической необычности осуществления явление избирательного атомарного переноса при трении имеет много аналогов в живой природе. Суставы животных и человека ведь тоже, по существу, шарниры и подшипники скольжения, а они не только не изнашиваются, но еще и самозалечиваются.

Авторы открытия впервые заметили эффект безызносности, наблюдая трение бронзы о сталь при спирто-глицериновой смазке. Но не все шарниры можно смазать глицерином. Чем его заменить? Были перепробованы сотни составов. В конце концов оказалось, что нужными качествами обладают многие смазки, лишь бы в них содержались поверхностно-активные вещества с восстановительными свойствами.

В случае, если сталь трется о сталь или о чугун - а в них нет ни грана меди, - Д. Н. Гаркунов и И. В. Крагельский предложили простой способ, позволяющий устранить износ. В одной из деталей высверливается углубление, в которое запрессовывается кусочек бронзы. Из этого кусочка во время работы будет выделяться медь, обволакивая поверхности и тем предохраняя их от износа.

Очень простым и удобным для стальных поверхностей трения оказалось применение смазок, содержащих мелкодисперсный порошок меди. Такие металлоплакированные смазки, разработанные Всесоюзным научно-исследовательским институтом нефтеперерабатывающей промышленности, весьма эффективны. Авторами открытия предложены и другие способы применения явления избирательного переноса.

Открытие эффекта безызносности имеет особое значение благодаря экономической эффективности. Так, повышение износостойкости машин всего в 2-3 раза сулит нашему народному хозяйству 5-6 млрд. руб. экономии в год. А износостойкость может быть повышена даже в большей степени. Используя это открытие, белорусские ученые В. А. Белый и Б. И. Купчинов создали новую пластмассу, в которой в качестве наполнителя выступает закись меди. При трении вследствие механохимических процессов она восстанавливается в чистую медь, покрывающую тонким слоем как пластмассу, так и контртело (сталь). Износ снижается в десятки раз.

Во много раз повысилась долговечность многочисленных ответственных узлов и агрегатов воздушных лайнеров типа ИЛ и ТУ. Ведется разработка безызносных узлов для разных отраслей промышленности. Исключительно эффективным оказалось применение явления избирательного переноса в глобоидных редукторах, выпускаемых заводом "Красная гвардия" в Одессе. Потери на трение в таком редукторе снижаются в 2 раза, и КПД достигает невиданной величины - 0,9. При этом нагрузка редуктора может быть увеличена на 50-60%, причем редуктор может работать без искусственного охлаждения.

Осуществление режима избирательного переноса в подвижных электроконтактах привело к снижению износа электрических коммутаторов при одновременной возможности увеличения плотности пропускаемого электрического тока до 4 А/мм2. При работе в таком режиме слаботочных контактов, изготовленных из сплава золота, на поверхности их трущихся частей образуется тонкая пленка пластичного золота, которая обеспечивает безыз-носнее трение, высокую проводимость и стабильность контакта.

В целях широкого использования описанного открытия и изобретений, сделанных на его принципе, в 1971 г. в Московском Доме научно-технической пропаганды имени Ф. Э. Дзержинского состоялся научно-технический семинар, посвященный избирательному пере-носу в узлах трения. Его участники обсудили 18 докладов и конкретных рекомендаций по применению открытия в различных областях народного хозяйства. В 1972 г. там же был собран второй такой семинар. В нем приняли участие представители 200 организаций из 40 городов Советского Союза. Было заслушано 38 докладов по изучению и внедрению избирательного переноса в различные отрасли народного хозяйства. Участники семинара, например, узнали, что использование металлоплакирующих (содержащих мелкие частицы меди или иного металла) смазок для узлов ходовой части только одного автомобиля дает экономию до 280 руб. в год (работы кафедры автомобилей Одесского политехнического института). Успешным оказалось применение избирательного переноса в паре винт - гайка у направляющих финишных станков (работа Гомельского завода имени С. М. Кирова), в торцевых уплотнениях и гидропятах нефтяных насосов (работа Уфимского нефтяного института и других организаций).

По мнению профессора И. В. Крагельского, через 10-15 лет самовосстанавливающиеся узлы будут работать в большинстве машин.

Открытие Д. Н. Гаркунова и И. В. Крагельского внесено в Государственный реестр открытий СССР под №41 с приоритетом от 12 ноября 1956 г. в следующей формулировке:

"Обнаружено, что при трений медных сплавов о сталь в условиях граничной смазки, исключающей окисление меди, происходит явление избирательного переноса меди из твердого раствора медного сплава на сталь и обратного ее переноса со стали на медный сплав, сопровождающееся уменьшением коэффициента трения до жидкостного и приводящее к значительному снижению износа пары трения".

Академик А. Ю. Ишлииский и вице-президент Академии наук БССР В. А. Белый писали:

"Сейчас благодаря Комитету по делам изобретений и открытий многие предприятия страны получили информацию о новом явлении. Началась "цепная реакция" внедрения "избирательного переноса" в различные отрасли народного хозяйства.

...Научный совет по трению и смазкам АН СССР и Комитет по проблемам износостойкости и трения ВСНТО СССР немало делают для обобщения накопившегося опыта. Однако значимость этого открытия настолько велика, что выходит за рамки названных научных и общественных организаций. Нужны мероприятия государственного масштаба, связанные с планомерным изучением природы "переноса", следует включить эту проблему в план важнейших научно-технических задач, привлечь к ее исследованию ряд отраслевых институтов и, может быть, создать специальный координационный совет.

Видимо, более активно должен подключиться к этому делу Государственный комитет по науке и технике. Академия наук СССР может оказать существенную помощь в дальнейшем развитии теоретических исследований нового научного направления. Тем более что в Институте проблем механики уже создана лаборатория, где изучаются проблемы "избирательного переноса".

Широкое внедрение этого открытия в народное хозяйство позволит сэкономить многие миллионы рублей и немало металла без существенных капитальных затрат.

Из книги автора Конюшая Ю.П. 'Открытия советских ученых' - Москва: 'Московский рабочий', 1979

[birg77out]

Подшипники с вкладышами из древеснослоистых пластиков
широко применяются в прокатных и волочильных станах, в ме-
ханизмах затворов плотин и шлюзов, в гидравлических насосах
и турбинах. Их можно встретить в транспортерах для угля и
золы, бревнотасках и лесорамах, буровых станках и дробилках.
Вкладыши из этого материала не требуют масляной смазки,
их смазывают... водой. Замена масла водой уменьшает трение
в шесть—восемь раз. По прочности они не уступают бронзо-
вым, в то же время будучи в несколько раз легче.
Износ таких вкладышей во втулках ходовых колес в затво-
рах шлюзов при непрерывной работе в течение 100 часов в
15 раз меньше, чем бронзовых.
На автомобильном заводе в Горьком уже в течение несколь-
ких лет на заливочных конвейерах в литейных цехах применяют
втулки из нового материала. Несмотря на особо тяжелые
условия эксплуатации, подшипники из ДСП на конвейерах ра-
ботают без всякой смазки в 3—4 раза более продолжительный
срок, чем шарикоподшипники.

В производстве шпона, применяемого для изготовления фа-
неры и древесных слоистых пластиков, образуются мелкие от-
ходы. В течение многих лет они сжигались в топках котлов.
Советские инженеры нашли применение и этим отходам.
Сотрудники Ленинградского научно-исследовательского ин-
ститута, фанеры создали из отходов фанерного шпона новый
высококачественный материал, заменяющий в ряде случаев
сталь, бронзу и самые твердые сплавы.
Обрезки шпона дробят на мелкие щепочки, затем пропи-
тывают их смолой, засыпают в прессформу, имеющую конфи-
гурацию детали, и прессуют. Древесная крошка при обычной
температуре не обладает текучестью, но если ее нагреть при-
мерно до 150 градусов и подвергнуть давлению в 400 атмосфер,
она заполнит все извилины форм. Прессформу ставят под пресс,
и через несколько минут деталь готова. После несложной до-
полнительной обработки ее можно ставить прямо в машину.
Детали, изготовленные из древесной крошки, имеют и мно-
го других преимуществ. Они легче металлических, медленнее
изнашиваются, не подвергаются ржавлению.
Несколько лет назад была разработана технология произ-
водства цельнопрессованных шестерен и челноков из этого ма-
териала. Установленные на некоторых ленинградских ткацких
фабриках —
имени Анисимова, Резвоостровской, «Красный
маяк», они работали в несколько раз более длительный срок,
чем обычные челноки.
Большой прочностью обладают шестерни и вкладыши под-
шипников, изготовленные из прессованной крошки. Устойчи-
вость таких шестерен к износу гораздо выше, чем чугунных.
Вкладыши из древесной крошки обходятся значительно дешев-
ле бронзовых и надежно служат в течение более долгого вре-
мени.
Опыт Ленинградского машиностроительного завода имени
Ленина показывает, что этот материал является незаменимым
при ремонте различных типов металлообрабатывающих стан-
ков. Из него были изготовлены направляющие для саней у ра-
сточного стайка, сани у токарно-винторезного станка., зубчатые
колеса и роторные лопатки у шлифовальных машин.
Из древопластика можно делать детали и подшипники и
другим способом. Предложено изготовлять их из пропитанной
смолой березовой крошки не прессованием, а литьем под дав-
лением.
Литые деревянные подшипники уже более трех лет успеш-
но работают на ткацких станках фабрики «Рабочий», на ленто-
прокатных станах завода «Красный выборжец». Они позволили
увеличить скорость проката и сократить расход электроэнергии.
2. Б. Я. Розен 5
Многие станы в черной металлургии имеют деревянные вклады- ши. Они установлены и в трамвайных вагонах.
Во многих случаях выгодным заменителем металла являет-
ся и пластифицированная древесина. Советские ученые уста-
новили, что если древесину прессовать под большим давлением
и при высокой температуре, то она уплотняется вдвое и ее
прочность значительно повышается. Такую древесину в технике
называют каменным деревом, или лигностоном (от иностран- ных слов: латинского «лигнум» —
дерево и английского
«стоун» —
камень). Лигностон действительно тонет в воде как
Вкладыши и втулки подшипников из древесной крошки.
камень. Он почти в 3 раза тяжелее сухой необработанной древе- сины и в полтора раза тяжелее воды. Изготовляют лигностон
преимущественно прессованием березы и бука. Прочный мате-
риал получается и при использовании осины, ольхи, липы и
ивы.
Прямоугольные или квадратные бруски древесины закла-
дывают в металлические формы и ставят под мощный пресс,
выдерживая полтора-два часа под давлением 350—400 атмо-
сфер при температуре 130—140 градусов. Бруски лигностона
можно склеивать в большие плиты. Они хорошо пилятся, ре-
жутся, фрезеруются и шлифуются. Лигностон успешно заменяет не только дорогую древесину, но и цветные металлы —
бронзу, медь, латунь. Из него изготов-
6
ляют вкладыши подшипников для горячих прокатных станов.
Тормозные колодки из лигностона истираются меньше метал-
лических и повышают торможение почти на 40 процентов. Из
лигностона можно делать и детали для комбайнов, ткацкие чел-
ноки, различные инструменты.
В небольшой мастерской с несложным оборудованием со
штатом в шесть человек можно изготовить в год 75 тысяч заго-
товок для 150 тысяч вкладышей или втулок.
Лигностоновые подшипники применяются на паровозах уз-
коколеек и ткацких станках, угольных транспортерах и греб-
ных валах-речных катеров.
В Скородумсшм леспромхозе Свердловской области новые
подшипники на лесовозных узкоколейных дорогах выдержали
9 тысяч километров пробега, в то время как бронзовые уже
после 4 тысяч километров выходили из строя. Уже несколько
лет на Каспийском море плавают семь рыболовных судов с
лигностоновыми втулками.
В Воронежской области комбайны с деревянными подшип-
никами убирали по тысяче гектаров посевов. На пятикорпус-
ных плугах и культиваторах, работающих на песчаных почвах,
обычно очень быстро изнашиваются чугунные втулки и ломают-
ся оси. При замене чугунных втулок деревянными износ осей
у плугов уменьшается в два с половиной раза.
В последние годы из лигностона стали изготовлять саль-
ники для насосов, подкладки под рельсы трамвайных путей.
В Воронеже на главной трамвайной линии уже пятый год
безотказно работают лигностоновые подкладки, не разрушая
шпал.
Большую пользу приносят строителям вкладыши и подшип-
ники из «прессованной древесины. Теперь на стройках появи-
лось много разных машин и механизмов, облегчающих труд
рабочих и позволяющих быстро строить даже очень крупные
здания. Немаловажную роль в арсенале «механических помощ-
ников» строителей играют растворо- и бетономешалки. Они
приготовляют известковые и цементные растворы, бетоны. При
перемешивании в бронзовые вкладыши подшипников непрерыв-
но попадают мельчайшие крупинки цемента, зерна песка, ча-
стицы извести. Они словно острые иглы впиваются в металл,
царапают его и шлифуют. Постепенно вал и бронзовый вкла-
дыш истираются и подшипник выходит из строя. Между валом
и вкладышем образуется зазор. В эту щель начинает просачи-
ваться строительный раствор, который, попадая на другие тру-
щиеся части, разрушает их. Деревянные же подшипники изна-
шиваются гораздо медленнее и при постепенном истирании они
разбухают, поэтому не образуется щели и раствор не вытекает
из барабана. Кроме того, они смягчают удары вала машины,
тем самым увеличивая срок его службы. Сотни тысяч тонн цветного металла —
бронзы, латуни, меди — сейчас заменяются в промышленности и на транспорте
лигнофолем, лигностоном, прессованной березовой крошкой и
другими древесными пластиками.

Из книги автора Б.Я.Розен «Материалы неограниченных возможностей» 1957